EP0367942A1 - Lamellierte Magnetkerne, Magnetkernteile und Kompaktbleche sowie Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
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- EP0367942A1 EP0367942A1 EP89116767A EP89116767A EP0367942A1 EP 0367942 A1 EP0367942 A1 EP 0367942A1 EP 89116767 A EP89116767 A EP 89116767A EP 89116767 A EP89116767 A EP 89116767A EP 0367942 A1 EP0367942 A1 EP 0367942A1
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- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/0206—Manufacturing of magnetic cores by mechanical means
- H01F41/0213—Manufacturing of magnetic circuits made from strip(s) or ribbon(s)
Definitions
- the invention relates to a method for producing laminated magnetic cores or laminated magnetic core parts or compact sheets for electrical induction apparatus, which are made from the thinnest strips, eg. B. made of amorphous magnetic material.
- an I-shaped stack of tapes is produced by simultaneously and jointly folding meandering or zigzag-shaped tapes arranged one above the other or parallel to one another.
- Magnetic cores of this type are preferably required for electrical transformers, transformers and converters; such magnetic core parts or compact sheets are suitable for the production of complete magnetic cores.
- the invention further relates to a method for producing Mixing cores made of amorphous or at least partially amorphous magnetic material, where the magnetic material of one and the same magnetic core, magnetic core part or compact sheet made of strips of different properties, e.g. B. composed of permeability, saturation induction, magnetostriction or ductility, or different alloy.
- B. composed of permeability, saturation induction, magnetostriction or ductility, or different alloy.
- the invention further relates to laminated magnetic core parts or laminated compact sheets of I-shape, which consist of thin strips. These thin strips are layered on top of one another and connected to one another at the ends of the magnetic core part or compact sheet, since the layers are likewise produced by folding from a quasi-endless strip, and corresponding mixing cores made of amorphous or at least partially amorphous magnetic material.
- I-shaped band stacks are understood to mean band stacks which have the shape of an elongated rectangle in plan view.
- Amorphous magnetic material is available in thin strips of limited width but practically unlimited length due to the technological processes used in its manufacture. This means that cutting and layering (nesting) of individual foils in accordance with the shape is ruled out in the manufacture of magnetic cores for practical reasons.
- the amorphous magnetic tapes obtained in thicknesses of approximately 0.025 mm to 0.050 mm were therefore predominantly wound up and used in the form of winding tape cores. It is also known to cut open these winding tape cores and to process them further as cutting tape cores.
- These laminates are for use in power transformers, e.g. B. in distribution transformers, suitable (Fish, E .: Recent Developments In Low Core Loss Materials For Power Transformers. Canadian Electrical Association Power Transformer Subsection. Montreal: Quebec 25.03.85). Furthermore, it was already considered to produce compact sheets by laminating the thinnest foils by first wrapping foils into winding tape cores and then pressing them to form flat sheet stacks (DD-A-317 165 4). These sheet stacks have an I-shaped shape and are suitable at a low height as magnetic core parts or compact sheets for layering complete magnetic cores. At a corresponding height, flat film stacks produced in this way can be used as I-shaped magnetic cores.
- the longitudinal ends of the film stack have a convex shape.
- To manufacture magnetic cores or magnetic core parts it is also known to fold magnetic tapes. It is known to fold the yokes of power transformers, which are designed as a temple type of one or more amorphous ribbons provided (EP-A1-151048). Furthermore, it is known to produce magnetic cores with an annular cross section and a height that corresponds to the bandwidth by folding the sheets with an initially increasing fold length and, after reaching the core diameter, with a decreasing fold length (DD-A-73 587). This method can only be used to a very limited extent in the bandwidths in which amorphous material is currently available; in addition, there is no closed magnetic circuit.
- Folded sheets made of thin but not amorphous magnetic materials for the production of U-shaped cores after correct cutting are also known (DE-A1-31 37 391).
- rectangular sheet metal parts are punched out of an endless band and the remaining band is then folded in a zigzag fashion. This method is not waste-free and has the disadvantage that a punch cut is required per sheet.
- the method according to the invention in which thin tapes, in particular made of amorphous magnetic material, are first processed to form I-shaped tape stacks by meandering or zigzag folding, is characterized in that after simultaneous and joint folding of several tapes provided in parallel, a part belonging to one or more tapes of the I-shaped tape stack is pulled out and then the pulled-out partial tape stack is pivoted to the longitudinal axis of the remaining tape stack, preferably by 90 °.
- an even number of tapes can be folded together and simultaneously. Then the half of the I-shaped band stack associated with one or more bands is pulled out and pivoted through 90 degrees, so that an L-shaped magnetic core, an L-shaped magnetic core part or an L-shaped compact sheet is produced.
- a number of bands that can be divided by three is folded together and simultaneously. Then a two-thirds of these tapes corresponding partial tape stack is pulled out of the I-shaped tape stack and pivoted with its longitudinal axis to the longitudinal axis of the remaining tape stack, preferably by 90 °. Then the half of the swiveled belt stack belonging to one or more belts is again partially pulled out and swiveled again by 90 degrees, so that a U-shaped part of the same strength is produced in the same direction of rotation as in the previous swiveling process.
- closed magnetic cores, magnetic core parts and closed compact sheets can be produced by processing a number of strips that can be divided by four together in the manner specified above.
- a further improvement of the method according to the invention consists in alternately folding the strips introduced in parallel with different lengths and the difference in the folding lengths being equal or approximately equal the width or double the width of the tapes. This creates magnetic cores, magnetic core parts or compact sheets that are just as strong in their corner areas as in their leg areas.
- each band or the bands of one or more groups of bands which are in particular removed from supply rolls, consist of amorphous magnetic material with at least one different property.
- the amorphous magnetic materials on the individual rolls can differ from one another in terms of permeability, saturation induction, magnetostriction and / or ductility.
- the proposal to make the fold length within a band stack of different lengths also feasible so that first several folds of one length and then an identical or approximately the same number of folds of a different length are carried out.
- the result is an I-shaped, laminated magnetic core part or a laminated compact sheet, the thickness of which is reduced at one or both ends to half or approximately half the total thickness, the range of reduced thickness roughly corresponding to the bandwidth.
- FIG. 1 4 storage rolls 1, 2, 3, 4 with tapes made of amorphous magnetic material are shown in the arrangement for producing an I-shaped tape stack.
- the magnetic material used here consists of Fe 80 B 14 Si6 and has the property that it does not break when folded.
- the magnetic material has a band width of 20 mm and a band thickness of 0.025 mm.
- the belts are brought together via guide rollers 5, 6, 7, 8 via drive means, not shown. These guide rollers can also be used to apply substrates, for coating and. Like. Be used.
- the guide rollers 5 and 6 which guide the tapes from the supply rolls 1 and 2, as an adhesive device that dabs one of the tapes at certain intervals with an adhesive, which is advantageous according to the invention, since these two tapes are not mutually exclusive should postpone.
- the same device has the guide roller 8, which ensures that the tapes of the supply rollers 3 and 4 are not mutually displaceable.
- the guide roller 7 brings on the tape from the supply roller 3 a lubricity-increasing, well-wetting liquid, for. B. silicone oil.
- the laminate thus produced is fed to a folding device 11 via the transport rolls 9 and 10, which bring about the union of the two pairs of tapes, and then as I. -shaped folded band stack 12 of meander-shaped foils deposited.
- the arrangement described in Fig. 1 can be modified in many ways. For example, it will be expedient to connect combinations of more than two belts to one another by stacking such rolls, because it is advantageous in processing if a smaller number of folds is required for the same belt stack height and the partial stacks to be moved are inherently more stable.
- the arrangement shown in FIG. 1 is only suitable for producing L-shaped magnetic core parts or compact sheets. For the production of U-shaped magnetic core parts, compact sheets or closed magnetic circuits, however, the arrangement of a number of bands or band combinations divisible by three or by four would be necessary.
- FIG. 2 shows the stack of tapes, as is obtained in an arrangement according to FIG. 1, in a perspective view, not to scale.
- the partial tape stack 13 corresponding to a pair of tapes which comes from the supply rolls 3 and 4 is now displaced in relation to the tape stack 14 by the supply rolls 1 and 2 in the longitudinal direction of the tape stack, which leads to an arrangement according to FIG. 3.
- the pairs of bands of the band stacks 13 and 14 are treated and drawn as a uniform sheet.
- the subband stack 13 of one pair of belts as shown in FIG. 3, is pulled out, as shown in FIG. 4, is pivoted 90 degrees to the longitudinal axis of the partial stack from the band stack 14 of the other pair of belts, the band stacks being arranged flush in the corner region.
- This process step now leads to an L-shaped magnetic core part, as shown in FIG. 5.
- FIG. 6 shows an arrangement for producing an I-shaped stack of tapes.
- the same components or assemblies in FIG. 6 have the same reference numerals as in FIG. 1.
- “B” denotes the bandwidth of the strips of amorphous magnetic material that are wound on the supply rolls 1, 2, 3, 4.
- the folding device 15 here causes the strips to be folded in such a way that a smaller fold length L2 follows alternately after a larger fold length L1.
- the difference between large fold length L1 and small fold length L2 is chosen to be equal to or approximately equal to the width B of the strips.
- the shortening of the folding length L2 compared to the folding length L1 always takes place on the same side, so that after the folded tapes are deposited in a tape stack 16, one end of the tape stack 16 is arranged flush, while at the other end of the tape stack 16 they alternate by one Bandwidth are offset.
- Fig. 7 the case is shown that the folding device 15 performs the common and simultaneous folding so that the large fold length L3 is followed by a smaller fold length L4, which differs from the large fold length L3 by twice the width B.
- the folding and storage takes place in such a way that the tapes with the smaller folding length L4 on both sides of a tape stack 17 are alternately and evenly set back compared to the tapes with the large folding length L3.
- FIG. 8 shows a perspective view of the tape stack 17, which is available in an arrangement according to FIG. 6.
- Half of the tape stack has already been pulled out of the original tape stack in the longitudinal direction L and is now in the pivoting phase. This process of pivoting is carried out until a right angle is reached between the partial tape stacks and then results in a magnetic core part or a compact sheet whose overlapping ends of the partial stacks are not positively connected to one another.
- FIGS. 9 and 10 differ from FIG. 8 in that the ends of the partial tape stacks in FIGS. 9 and 10 are connected to one another in a form-fitting manner. This is achieved by moving the pulled-out and swiveled tape stack again in its new longitudinal direction.
- FIG. 10 shows how an L-shaped compact sheet can be obtained from the strip stack 16. This part in turn has the same stacking height in the corner area that was created by pivoting as in the adjacent leg areas.
- the difference to FIG. 9 here is that in the end regions of the legs that correspond to the bandwidth B, the cross section of the leg end is half the cross section of the Thighs reduced.
- the end of this compact sheet is shown undeformed and requires a second, identical L-shaped part to produce a magnetic core part or a magnetic core.
- L-shaped magnetic core parts or compact sheets according to FIG. 10 are used, a square magnetic core with a core window of a corresponding shape is formed after the parts have been joined, while when using the I-shaped magnetic core part or L-shaped compact sheet Fig. 9 is a rectangular magnetic core, the difference in the sides of the magnetic core amounts to a bandwidth.
- FIG. 11 A further embodiment variant on the basis of folded thin strips of amorphous material with different folding lengths is shown in FIG. 11.
- a compact sheet called I-shaped is shown, which consists of two partial stacks 18 and 19, which form a structural unit.
- I-shaped sheets are understood to be those which have the shape of an elongated rectangle in plan view.
- the compact sheet consists of thin magnetic tapes made of amorphous magnetic material.
- the magnetic material again consists of an alloy FE 80B14516 and has ductile properties. It has a band width of 20 mm and a band thickness of approx. 0.025 mm.
- a folding device as z.
- the amorphous strips are stacked in layers so that the ends of the compact sheet are connected.
- the compact sheet formed from two partial stacks 18 and 19 is characterized by a difference in length of the partial stacks, which is a bandwidth at each end of the strip stack. This results in a reduction in its thickness at the ends of the compact sheet.
- FIGS. 12a-12d show schematic representations of differently shaped I-shaped compact sheets.
- the reduced thicknesses that have arisen at the end or the ends of the compact sheets and / or the region of the reduced thickness in the longitudinal direction are different.
- FIG. 12a shows a compact sheet made according to the invention, which has a thickness reduced by half at one end of the part, the area of reduced thickness in the longitudinal direction of the part corresponding to a strip width.
- FIG. 12b shows a compact sheet according to FIG. 12a, which has a thickness reduced by half at the other end of the part, the area of reduced thickness in the longitudinal direction of the sheet being half a bandwidth.
- the use of such compact sheets is advantageous in three-leg cores.
- 12c shows a compact sheet which has a thickness reduced by two thirds at one end, the part projecting by a bandwidth in the longitudinal direction of the part being arranged in the center.
- FIG. 12d shows a compact sheet in which the arrangement shown in FIG. 12c, described above, was implemented at both ends of the compact sheet.
- These compact sheets realized according to FIGS. 12c and 12d can be laid in combination with the compact sheet described in FIG. 12a to form L-shaped, U-shaped and closed cores. It is also possible to vary the length of the compact sheets described above, so that there are variations in the rectangular shape of the core fen sters are possible.
- a magnetic core part is understood to be a laminated part made of magnetic material, which differs from compact sheets by its greater stack height, the complete magnetic core being produced from a few magnetic core parts.
- a compact sheet is understood to be a laminated part made of magnetic material, which is characterized by a stack height of approximately 0.3 to 1.5 mm and which leads to magnetic cores, as is the case when using conventional magnetic sheets and with an arrangement of two to three sheets arise per fold.
- Mixing cores are laminated magnetic cores in which magnetic sheets or magnetic tapes with different magnetic or other properties are used.
- An exemplary embodiment is described with reference to FIGS. 13 to 15.
- FIG. 13 shows an arrangement which is used to produce a folded stack of strips from amorphous strips and which largely corresponds to the arrangements of FIGS. 1 and 6. It also has supply rolls 1, 2, 3, 4, the thin magnetic tapes, for. B. 0.03 mm thick. These tapes are removed from the supply rolls 1, 2, 3, 4 and brought into a parallel position with one another via guide rolls 5, 6, 7, 8. Certain leadership roles can in turn be used at the same time are to provide the tapes continuously or in spots or lines with adhesive, e.g. B. when the strips are processed into compact sheets or magnetic core parts according to FIG. 15. By means of transport rollers 9 and 10, the tapes from the four supply rollers 1-4 are combined and inserted into a folding device 11.
- This folding device folds the combined band combination at the same time and with a defined length to form a band stack 20. It is also possible to alternate the fold length as shown in FIG. 6 or to change the fold length after a certain number of folds, which then results in a band stack 15 leads.
- the loading of the supply rolls 1-4 is carried out in such a way that there is a mixture of properties of the tape stack or of the parts formed therefrom.
- the rollers 1 and 2 are equipped with magnetic material with the same properties - designated in Fig. 13 with ⁇ 1 - while the rollers 3 and 4 have a magnetic material with different properties - ⁇ 2 -, and the guide rollers 5, 6 and 8 also work simultaneously in terms of application of an adhesive layer, while the guide roller 7 applies an adhesion-reducing agent, a tape stack is formed which can be processed as shown in FIG. 12. By pulling out a half of the entire tape stack corresponding sub-tape stack (see. Fig.
- the supply rolls 1 and 2 as well as 3 and 4 are each equipped with magnetic material with different properties or even each supply roll has a magnetic material with different properties and apply all guide rolls 5, 6, 7 and 8, a compact sheet according to FIG. 15 is produced a resulting permeability if the individual bands differ in this regard.
- the number of supply rolls used and the number of supply rolls combined in groups can be changed as desired, which increases the possible combinations for the composition of mixing cores.
- the tapes from 3 supply rolls can be combined into a group, the ductile properties which are favorable for the outer tapes, while the tape enclosed by these tapes is distinguished in a different way.
- the combination of sheets with favorable magnetostrictive properties and those with a favorable course of the magnetization curve is also possible. It is also possible to use partially crystalline or even completely crystalline tapes in combination with amorphous tapes.
- the advantage here is the increased saturation induction of the mixing core compared to amorphous cores with reduced specific magnetic loss compared to pure crystalline cores.
- For the mixture of magnetic materials there are different alloys as well as different properties regarding permeability behavior, saturation behavior, magnetostriction or different ductility. It is part of the subject matter of the present invention to combine the different components with one another in different ways.
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Abstract
Die Erfindung betrifft lamellierte Magnetkerne, Magnetkernteile und Kompaktbleche aus dünnem amorphem Magnetmaterial sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Die Kompaktbleche können vorteilhaft wie herkömmliche Dynamobleche verarbeitet werden, obwohl sie aus dünnen amorphen Bändern bestehen. Die Bänder werden zunächst von mehreren Vorratsrollen abgenommen und parallel in eine Falteinrichtung eingeführt und zu I-förmigen Bandstapeln gefaltet. Anschließend werden Teilbandstapel herausgezogen und zur Längsrichtung des ursprünglichen bzw. verbleibenden Bandstapels verschwenkt. Auf diese Weise entstehen Magnetkernteile oder Kompaktbleche L-förmiger Gestalt. Bei mehrfachem Verschwenken entstehen U-förmige oder geschlossene Magnetkreise. Durch Variation der Faltlänge sind Teile gleichen Querschnitts oder mit reduziertem Querschnitt an den Enden des I-förmigen, L-förmigen oder U-förmigen Teils erhältlich. Werden die Vorratsrollen mit unterschiedlichem Material bestückt, entstehen Mischkerne z. B. aus amorphem oder teilweise amorphem Material mit gescherter Magnetisierungskurve oder mit einer resultierenden Permeabilität. Die verwendeten Bänder können sich bezüglich der Legierung oder bezüglich der Sättigungsinduktion, der Magnetostriktion, der Permeabilität oder der Duktilität unterscheiden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von lamellierten Magnetkernen bzw. von lamellierten Magnetkernteilen bzw. Kompaktblechen für elektrische Induktionsapparate, die aus dünnsten Bändern, z. B. aus amorphem Magnetmaterial, bestehen. Bei diesem Verfahren wird durch gleichzeitiges und gemeinsames mäanderförmiges bzw. zickzackförmiges Falten von übereinander bzw. parallel zueinander angeordneten Bändern ein I-förmiger Bandstapel hergestellt. Derartige Magnetkerne werden bevorzugt für elektrische Übertrager, Transformatoren und Wandler benötigt; solche Magnetkernteile bzw. Kompaktbleche sind zur Herstellung kompletter Magnetkerne geeignet. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Mischkernen aus amorphem oder mindestens teilweise amorphem Magnetmaterial, wo sich das Magnetmaterial ein und desselben Magnetkerns, Magnetkernteils oder Kompaktblechs aus Bändern unterschiedlicher Eigenschaft, z. B. bezüglich Permeabilität, Sättigungsinduktion, Magnetostriktion oder Duktilität, bzw. unterschiedlicher Legierung zusammensetzt.
- Die Erfindung betrifft ferner lamellierte Magnetkernteile bzw. lamellierte Kompaktbleche I-förmiger Gestalt, die aus dünnen Bändern bestehen. Diese dünnen Bänder sind lagenweise aufeinandergeschichtet und an den Enden des Magnetkernteils bzw. Kompaktblechs miteinander verbunden, da die Lagen ebenfalls durch Faltung aus einem quasi endlosen Band erzeugt werden, sowie entsprechende Mischkerne aus amorphem oder mindestens teilweise amorphem Magnetmaterial.
- Unter I-förmigen Bandstapeln werden Bandstapel verstanden, welche in der Draufsicht die Form eines langgestreckten Rechtecks aufweisen.
- Amorphes Magnetmaterial liegt aufgrund der bei seiner Herstellung angewandten technologischen Prozesse in dünnen Bändern begrenzter Breite, aber praktisch unbegrenzter Länge vor. Damit scheiden formgerechtes Schneiden und Schichten (Verschachteln) einzelner Folien bei der Herstellung von Magnetkernen aus praktischen Erwägungen heraus aus. Die in Dicken von etwa 0,025 mm bis 0,050 mm anfallenden amorphen Magnetbänder wurden daher überwiegend auf gewickelt und in Form von Wickelbandkernen zur Anwendung gebracht. Ferner ist es bekannt, diese Wickelbandkerne aufzuschneiden und als Schnittbandkerne weiter zu verarbeiten. Während geschlossene Bandkerne für Wicklungen hoher Windungszahlen ungeeignet sind, treten bei Verwendung von Schnittbandkernen die erforderlichen besonderen Trennverfahren bei amorphem Material, die Probleme durch das Vorhandensein von Luftspalten und der besondere konstruktive Aufwand für die Pressung der Magnetkernteile nachteilig in Erscheinung (z. B. DD-A-258 355).
- Des weiteren ist es zur Behebung der Verarbeitungsschwierigkeiten extrem dünner Folien bekannt, mehrere solcher bandförmiger Folien zu Laminaten zu verbinden und in Form von Blechen zur Verfügung zu stellen.
- Diese Laminate sind für die Anwendung in Leistungstransformatoren, z. B. in Verteilertransformatoren, geeignet (Fish, E.: Recent Developments In Low Core Loss Materials For Power Transformers. Canadian Electrical Association Power Transformer Subsection. Montreal: Quebec 25. 03. 85). Ferner wurde bereits erwogen, Kompaktbleche durch Laminierung dünnster Folien dadurch zu erzeugen, daß zunächst Folien zu Wickelbandkernen gewickelt und anschließend durch Pressung zu ebenen Blechstapeln verformt werden (DD-A-317 165 4). Diese Blechstapel haben eine I-förmige Gestalt und sind in geringer Höhe als Magnetkernteile bzw. Kompaktbleche zum Schichten von kompletten Magnetkernen geeignet. In entsprechender Höhe können derartig hergestellte ebene Folienstapel als I-förmige Magnetkerne Anwendung finden. Allerdings ist hier von gewissem Nachteil, daß die Längsenden der Folienstapel eine konvexe Gestalt aufweisen. Zur Herstellung von Magnetkernen bzw. von Magnetkernteilen ist es ferner bekannt, Magnetbänder zu falten. So ist es bekannt, die Joche von Leistungstransformatoren, die als Tempeltyp ausgeführt sind, durch Falten von einem oder mehreren bereitgestellten amorphen Bändern herzustellen (EP-A1-151048). Des weiteren ist es bekannt, Magnetkerne mit kreisringförmigem Querschnitt und einer Bauhöhe, die der Bandbreite entspricht, dadurch zu erzeugen, daß die Bleche mit zunächst zunehmender Faltenlänge und nach Erreichen des Kerndurchmessers mit abnehmender Faltenlänge gefaltet werden (DD-A-73 587). Dieses Verfahren ist bei den Bandbreiten, in denen zur Zeit amorphes Material zur Verfügung steht, nur sehr beschränkt einsetzbar; außerdem entsteht kein geschlossener Magnetkreis.
- Gefaltete Bleche aus dünnen, aber nicht amorphen Magnetmaterialien zur Herstellung von U-förmigen Kernen nach formgerechtem Schneiden sind ebenfalls bekannt (DE-A1-31 37 391). Hier werden aus einem endlosen Band rechteckförmige Blechteile ausgestanzt und das verbleibende Band anschließend zickzackförmig gefaltet. Dieses Verfahren ist nicht abfallfrei und hat den Nachteil, daß es pro Blech eines Stanzschnitts bedarf.
- Für die Herstellung von Leistungstransformatoren ist es ferner bekannt, eine große Zahl der sehr dünnen Blechlamellen zu säulenförmigen, sich selbst tragenden und formbeständigen Blechpaketen zusammenzusetzen, wobei diese Blechpakete einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, aber mit unterschiedlicher Länge bereitgestellt werden. Solche Magnetkernteile werden sodann nach Art eines Ziegelmauerwerks zu einem geschlossenen Magnetkern verarbeitet (DE-A1-31 38 564). Besondere Angaben über die Herstellung dieser quaderförmigen Magnetkernteile sind aus dieser Schrift nicht entnehmbar, so daß davon ausgegangen werden muß, daß die quaderförmigen Magnetkernteile nach formgerechtem Schneiden der Einzelfolien und deren Übereinanderschichten verklebt werden. Diese Lösung überwindet zwar den Nachteil der großen Empfindlichkeit der dünnen Folien bei der Montage der Magnetkerne; die Herstellung der quaderförmigen Magnetkernteile erscheint aber weiterhin problematisch, zumindest technologisch aufwendig. Außerdem erfordert die Anwendung dieser Lehre eine vollständig neue Kernkonstruktion.
- Bei der Herstellung der beschriebenen Magnetkernteile bzw. Magnetbleche durch Zusammenfügen dünnster Folien bedarf es besonderer Verbindungsverfahren, die insbesondere in den Rand- bzw. Eckbereichen der Teile bzw. Bleche effektiv sein müssen. Hierfür wird die Verwendung von Klebstoffen vorgeschlagen (DE-A1-31 38 564), die entweder die amorphen Bänder vollständig benetzen oder punktförmig verteilte Klebestellen erzeugen (WO 86/ 3314). Darüber hinaus ist zu diesem Zweck auch bekannt, auf die Oberfläche der amorphen Folien im Temperaturbereich von 50 bis 350 Grad Celsius schmelzende Metalle aufzubringen, die während des nachfolgenden Temperprozesses schmelzen und die Folien innig verbinden (US-A-4 413 406).
- Aus der vorstehenden Beschreibung des Standes der Technik ergibt sich die Aufgabe, ein Verfahren, wie man ausgehend von gefalteten dünnen Magnetbändern zu L-förmigen, U-förmigen oder geschlossenen Magnetkernen bzw. Magnetkernteilen oder auch zu Kompaktblechen gelangt, sowie entsprechende Magnetkerne, Magnetkernteile und Kompaktbleche anzugeben. Darüber hinaus besteht ferner die Aufgabe darin, solche Kompaktbleche vorzuschlagen, die in einfacher Weise zu Magnetkernen verschachtelt werden können.
- Ganz allgemein gilt es also, einen ökonomisch und technologisch günstigen Weg für die Verarbeitung von dünnen amorphen oder teilweise amorphen Magnetbändern anzugeben, die teilweise exklusive Eigenschaften aufweisen; auch kommt es darauf an, in Weiterbildung der Grundgedanken der Erfindung Möglichkeiten zu finden, die teilweise sehr verschiedenen Eigenschaften der amorphen Magnetmaterialien miteinander zu kombinieren.
- Diese vorstehend definierte Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindungskonzeption.
- Auch Kombinationen der einzelnen Varianten des Erfindungskonzepts gehören zum Erfindungsgegenstand.
- Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem dünne Bänder insbesondere aus amorphem Magnetmaterial zunächst durch mäanderartiges oder zickzackartiges Falten zu I-förmigen Bandstapeln verarbeitet werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß nach gleichzeitigem und gemeinsamen Falten mehrerer parallel bereitgestellter Bänder ein zu einem Band oder zu mehreren Bändern gehörender Teil des I-förmigen Bandstapels herausgezogen wird und anschließend der herausgezogene Teilbandstapel zur Längsachse des verbliebenen Bandstapels geschwenkt wird, vorzugsweise um 90°.
- So kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung eine geradzahlige Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig gefaltet werden. Danach wird die einem oder mehreren Bändern zugehörige Hälfte des I-förmigen Bandstapels herausgezogen und um 90 Grad geschwenkt, so daß ein L-förmiger Magnetkern, ein L-förmiges Magnetkernteil oder ein L-förmiges Kompaktblech entsteht.
- Zur Herstellung eines U-förmigen Magnetkerns bzw. Magnetkernteils wird eine durch drei teilbare Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig gefaltet. Daran anschließend wird ein zwei Drittel dieser Bänder entsprechender Teilbandstapel aus dem I-förmigen Bandstapel herausgezogen und mit seiner Längsachse zur Längsachse des verbliebenen Band stapels geschwenkt, vorzugsweise um 90°. Daran anschließend wird die einem oder mehreren Bändern zugehörige Hälfte des geschwenkten Bandstapels wiederum teilweise herausgezogen und wiederum um 90 Grad geschwenkt, so daß bei gleichem Drehsinn wie bei dem vorhergehenden Schwenkvorgang ein gleichstarkes U-förmiges Teil entsteht.
- In analoger Weise sind geschlossene Magnetkerne, Magnetkernteile sowie geschlossene Kompaktbleche herstellbar, indem eine durch vier teilbare Anzahl von Bändern gemeinsam in der oben angegebenen Weise verarbeitet wird.
- In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es möglich, den jeweils geschwenkten Teil des Bandstapels und/oder den verbliebenen Teil des Bandstapels in einer oder in beiden Längsrichtungen zu verschieben, derart, daß sich anschließend die beiden Teile ganz oder teilweise in Formschluß befinden.
- Eine weitere Verbesserung des Verfahrens besteht gemäß der Erfindung darin, die parallel eingeführten Bänder alternierend mit unterschiedlicher Länge zu falten und die Differenz der Faltlängen gleich oder annähernd gleich der Breite oder der doppelten Breite der Bänder zu wählen. So entstehen Magnetkerne, Magnetkernteile oder Kompaktbleche, die in ihren Eckbereichen genau so stark sind wie in ihren Schenkelbereichen.
- Zur Herstellung sogenannter Mischkerne wird gemäß einer weiteren Fortbildung des Grundgedankens so verfahren, daß jedes Band oder die Bänder einer oder mehrerer Gruppen von Bändern, die insbesondere von Vorratsrollen abgenommen werden, aus amorphem Magnetmaterial mit mindestens einer unterschiedlichen Eigenschaft bestehen. So können sich die amorphen Magnetmaterialien auf den einzelnen Rollen beispielsweise bezüglich der Permeabilität, der Sättigungsinduktion, der Magnetostriktion und/oder der Duktilität voneinander unterscheiden.
- Der Vorschlag, die Faltlänge innerhalb eines Bandstapels unterschiedlich lang zu gestalten, ist gemäß einer anderen Weiterbildung auch so ausführbar, daß zunächst mehrere Faltungen einer Länge und sodann eine gleiche oder annähernd gleiche Anzahl von Faltungen einer anderen Länge vorgenommen werden. So entsteht ein I-förmiges, lamelliertes Magnetkernteil bzw. ein lamelliertes Kompaktblech, dessen Stärke an einem oder an beiden Enden auf die halbe oder annähernd die halbe Gesamtstärke reduziert ist, wobei der Bereich reduzierter Stärke etwa der Bandbreite entspricht.
- Andere Weiterbildungen des Erfindungskonzepts ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen, die verschiedene Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie erfindungsgemäß gestaltete Magnetkerne, Magnetkern teile bzw. Kompaktbleche betreffen und nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden; es zeigen:
- Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer Anordnung, in der mehrere amorphe Magnetbänder zunächst zusammengeführt und sodann durch Faltung zu einem I-förmigen Bandstapel verformt werden,
- Fig. 2 den gemäß Fig. 1 erhaltenen I-förmigen Bandstapel in perspektivischer Darstellung,
- Fig. 3 den Bandstapel nach Fig. 2 nach der Durchführung des Verfahrensschrittes des Herausziehens eines Teilbandstapels,
- Fig. 4 den Bandstapel in der Phase des Verschwenkens des Teilbandstapels,
- Fig. 5 einen Ausschnitt eines gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten L-förmigen Magnetkernteils,
- Fig. 6 eine prinzipielle Anordnung von Vorratsrollen, wo amorphe Magnetbänder zusammengeführt und so gefaltet werden, daß sie einen I-förmigen Bandstapel bilden, dessen Bandenden auf einer Seite bündig und auf der anderen Seite alternierend verkürzt sind,
- Fig. 7 eine Anordnung wie in Fig. 6, bei der eine Faltung so erfolgt, daß die Bandteile mit der kurzen Faltlänge beidseitig im Bandstapel um eine Bandbreite zurückgesetzt sind,
- Fig. 8 einen I-förmigen Bandstapel, gewonnen mit einer Anordnung nach Fig. 7, bei dem die Hälfte des Bandstapels herausgezogen und teilweise verschwenkt wurde,
- Fig. 9 ein erfindungsgemäß hergestelltes Magnetkernteil bzw. Kompaktblech, das an allen Stellen den gleichen Querschnitt aufweist,
- Fig. 10 ein erfindungsgemäß hergestelltes Magnetkernteil bzw. Kompaktblech, das aus einem Bandstapel nach Fig. 7 gewonnen wurde und das an beiden Enden der Schenkel des I-förmigen Teils einen Querschnitt, der um 50 % vermindert ist, aufweist,
- Fig. 11 ein erfindungsgemäß hergestelltes lamelliertes Kompaktblech, dessen einzelne Lagen an ihren Enden miteinander verbunden sind und das an seinen beiden Enden eine annähernd um die Hälfte reduzierte Stärke aufweist,
- Fig. 12a ein lamelliertes Kompaktblech nach Fig. 11 in einer schematischen Darstellung, das nur an einem Ende des Blechs eine um die Hälfte reduzierte Stärke aufweist,
- Fig. 12b ein lamelliertes Kompaktblech nach Fig. 11 in einer schematischen Darstellung, das an beiden Enden des Blechs eine um die Hälfte reduzierte Stärke aufweist, wobei die Bereiche reduzierter Stärke verschieden groß sind,
- Fig. 12c ein lamelliertes Kompaktblech nach Fig. 1 in einer schematischen Darstellung, das an einem Ende eine um zwei Drittel reduzierte Stärke aufweist,
- Fig. 12d ein lamelliertes Kompaktblech nach Fig. 11 in einer schematischen Darstellung, das an beiden Enden eine um zwei Drittel reduzierte Stärke aufweist,
- Fig. 13 eine Vorrichtung zur Herstellung von gefalteten Bandstapeln aus verschiedenen amorphen Bändern für die Herstellung von Mischkernen,
- Fig. 14 einen Bandstapel aus verschiedenen amorphen Bändern, teilweise verschwenkt zur Bildung eines L-förmigen Teils, dessen Schenkel unterschiedliche magnetische Eigenschaften aufweisen,
und - Fig. 15 ein Kompaktblech mit unterschiedlicher Faltlänge, welches aus Bändern unterschiedlicher Eigenschaften besteht.
- In der Figur 1 sind in der Anordnung zur Erzeugung eines I-förmigen Bandstapels zunächst 4 Vorratsrollen 1, 2, 3, 4 mit Bändern aus amorphem Magnetmaterial gezeigt. Das hier zur Anwendung kommende Magnetmaterial besteht aus Fe 80 B 14 Si6 und hat die Eigenschaft, daß es bei der Faltung nicht bricht. Das Magnetmaterial hat eine Bandbreite von 20 mm und eine Bandstärke von 0,025 mm. Über nicht dargestellte Antriebsmittel werden die Bänder über Führungsrollen 5, 6, 7, 8 zusammengeführt. Diese Führungsrollen können zugleich zur Aufbringung von Substraten, zur Beschichtung u. dgl. verwandt werden. So ist es möglich, die Führungsrollen 5 und 6, die die Bänder aus den Vorratsrollen 1 und 2 führen, als Klebevorrichtung auszubilden, die in gewissen Abständen eines der Bänder mit einem Klebemittel betupft, was erfindungsgemäß vorteilhaft ist, da sich diese beiden Bänder gegenseitig nicht verschieben sollen. Die gleiche Einrichtung weist die Führungsrolle 8 auf, wodurch gewährleistet wird, daß die Bänder von den Vorratsrollen 3 und 4 gegeneinander nicht verschiebbar sind. Um zu gewährleisten, daß der Einfluß des aufgebrachten Klebstoffs auf den Füllfaktor der Kerne gering bleibt, ist es möglich, den Abstand der Betupfungsstellen so zu wählen, daß pro Faltlänge nur eine Berührung erfolgt, wobei es vorteilhaft ist, die Anordnung so auszuführen, daß der Abstand der Betupfungsstellen ein wenig größer oder ein wenig kleiner als eine Faltlänge ist und damit eine Verteilung des Klebstoffauftrags über die gesamte Länge des I-förmigen Bandstapels erfolgt. In ebenfalls nicht näher dargestellter Weise bringt die Führungsrolle 7 auf das Band von der Vorratsrolle 3 eine die Gleitfähigkeit erhöhende, gut benetzende Flüssigkeit, z. B. Silikonöl, auf. Da es bei der Durch führung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft ist, wenn die aneinander gut haftenden Bänder der Vorratsrollen 3 und 4 gut verschiebbar sind, wird über die Transportrollen 9 und 10, die die Vereinigung der beiden Bänderpaare bewirken, das so hergestellte Laminat einer Faltvorrichtung 11 zugeführt und anschließend als I-förmiger gefalteter Bandstapel 12 aus mäanderförmig verformten Folien abgelegt. Natürlich ist die in Fig. 1 beschriebene Anordnung in vielfältiger Weise abwandelbar. Zum Beispiel wird es zweckmäßig sein, durch Übereinanderanordnung solcher Rollen Kombinationen von mehr als zwei Bändern miteinander zu verbinden, weil es bei der Verarbeitung vorteilhaft ist, wenn eine geringere Anzahl von Faltungen bei gleicher Bandstapelhöhe erforderlich ist und die zu verschiebenden Teilstapel in sich stabiler sind. Außerdem ist die in Fig. 1 gezeigte Anordnung nur zur Erzeugung von L-förmigen Magnetkernteilen oder Kompaktblechen geeignet. Für die Erzeugung von U-förmigen Magnetkernteilen, Kompaktblechen oder geschlossenen Magnetkreisenwäre dagegen die Anordnung einer durch drei bzw. durch vier teilbaren Anzahl von Bändern bzw. Bandkombinationen notwendig.
- In Fig. 2 ist in nicht maßstabsgerechter Darstellung der Bandstapel, wie er in einer Anordnung nach Fig. 1 gewonnen wird, in perspektivischer Sicht gezeigt. Gemäß der Erfindung wird nunmehr der einem Bänderpaar, welches von den Vorratsrollen 3 und 4 stammt, entsprechenden Teilbandstapel 13 gegenüber dem Bandstapel 14 von den Vorratsrollen 1 und 2 in Längsrichtung des Bandstapels verschoben, was zu einer Anordnung gemäß Fig. 3 führt. Dabei sind die Bänderpaare der Bandstapel 13 und 14 als einheitliches Blech behandelt und gezeichnet. Nachdem der Teilbandstapel 13 des einen Bänderpaares, wie in Fig. 3 gezeigt, herausgezogen ist, wird dieser, wie in Fig. 4 gezeigt, um 90 Grad zur Längsachse des Teilstapels aus dem Bandstapel 14 des anderen Bandpaares geschwenkt, wobei die Bandstapel im Eckbereich bündig angeordnet sind. Dieser Verfahrensschritt führt nunmehr zu einem L-förmigen Magnetkernteil, wie in Fig. 5 gezeigt.
- Will man U-förmige Magnetkernteile oder Kompaktbleche erzeugen, so erfolgt dies entweder derart, daß aus dem Gesamtbandstapel zwei jeweils einem Drittel der Bänder entsprechende Teilbandstapel in einander entgegengesetzter Richtung der Längsachse herausgezogen und sodann, wie anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben, so verschwenkt werden, daß eine U-förmige Anordnung entsteht. Es ist auch möglich, analog Fig. 3 einen zwei Drittel der Bänder bzw. Bänderpaare entsprechenden Teilbandstapel herauszuziehen und nach dem ersten Verschwenken um 90 Grad die Hälfte des verschwenkten Teilbandstapels erneut herauszuziehen und den dabei resultierenden Teilbandstapel in gleicher Schwenkrichtung wiederum um 90 Grad zu verschwenken.
- Demzufolge bedarf es hierbei einer solchen Anzahl von verschwenkbaren Bändern bzw. Bänderpaaren, die durch drei teilbar ist.
- Zur Herstellung kompletter Magnetkerne ist es möglich, zunächst einen drei Viertel der Bänder bzw. Bänderpaare entsprechenden Teilbandstapel herauszuziehen und zu verschwenken, anschließend einen der Hälfte der ursprünglichen Bänder bzw. Bänderpaare bzw. zwei Drittel des herausgezogenen ersten Teilbandstapels entsprechenden Teilbandstapel daraus herauszuziehen und zu verschwenken und sodann die Hälfte des erhaltenen zweiten Teilbandstapels mit dem verbliebenen restlichen Bandstapel in Eingriff zu bringen, nachdem zuvor auf einem oder zwei Schenkeln des so entstandenen Zweischenkelkerns eine bzw. mehrere Wicklungen aufgebracht wurden.
- In Fig. 6 ist nochmals eine Anordnung zur Erzeugung eines I-förmigen Bandstapels gezeigt. Gleiche Bauteile bzw. Baugruppen tragen in Fig. 6 die gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1. Mit "B" ist hier die Bandbreite der Bänder aus amorphem Magnetmaterial bezeichnet, die auf den Vorratsrollen 1, 2, 3, 4 aufgewickelt sind. Die Faltvorrichtung 15 bewirkt hier eine derartige Faltung der Bänder, daß alternierend auf eine größere Faltlänge L1 eine kleinere Faltlänge L2 folgt. Die Differenz zwischen großer Faltlänge L1 und kleiner Faltlänge L2 ist dabei gleich oder annähernd gleich der Breite B der Bänder gewählt. Die Verkürzung der Faltlänge L2 gegenüber der Faltlänge L1 erfolgt dabei immer auf der gleichen Seite, so daß nach Ablage der gefalteten Bänder in einem Bandstapel 16 die einen Enden des Bandstapels 16 bündig angeordnet sind, während sie an dem anderen Ende des Bandstapels 16 alternierend um eine Bandbreite versetzt sind.
- In Fig. 7 ist der Fall dargestellt, daß die Faltvorrichtung 15 die gemeinsame und gleichzeitige Faltung so vornimmt, daß auf die große Faltlänge L3 eine kleinere Faltlänge L4 folgt, die sich von der großen Faltlänge L3 um die doppelte Breite B unterscheidet. Dabei erfolgt die Faltung und Ablage derart, daß die Bänder mit der kleineren Faltlänge L4 auf beiden Seiten eines Bandstapels 17 alternierend und gleichmäßig gegenüber den Bändern mit der großen Faltlänge L3 zurückversetzt sind.
- Fig. 8 zeigt in perspektivischer Ansicht sodann den Bandstapel 17, der in einer Anordnung nach Fig. 6 erhältlich ist. Dabei ist die Hälfte des Bandstapels bereits in der Längsrichtung L aus dem ursprünglichen Bandstapel herausgezogen und befindet sich jetzt in der Phase des Verschwenkens. Dieser Prozeß des Verschwenkens wird bis zum Erreichen eines rechten Winkels zwischen den Teilbandstapeln ausgeführt und ergibt sodann ein Magnetkernteil bzw. ein Kompaktblech, dessen sich überlappende Enden der Teilstapel untereinander nicht formschlüssig verbunden sind.
- Anhand der Fig. 9 und 10 ist deutlich erkennbar, daß das Kompaktblech sowohl in den ganzen Schenkelbereichen, als auch in den Eckbereichen gleiche Stapelhöhe aufweist. Allerdings unterscheiden sich die Fig. 9 und 10 von der Fig. 8 dadurch, daß die Enden der Teilbandstapel bei den Fig. 9 und 10 miteinander formschlüssig verbunden sind. Dies erzielt man dadurch, daß man den herausgezogenen und verschwenkten Bandstapel nochmals in seiner neuen Längsrichtung verschiebt.
- Anhand der Fig. 10 wird erkennbar, wie man aus dem Bandstapel 16 ein L-förmiges Kompaktblech gewinnt. Dieses Teil weist wiederum in dem Eckbereich, der durch Schwenken entstanden ist, die gleiche Stapelhöhe wie in den angrenzenden Schenkelbereichen auf. Der Unterschied zur Fig. 9 besteht aber hier darin, daß in den Endbereichen der Schenkel, die der Bandbreite B entsprechen, sich der Querschnitt des Schenkelendes auf die Hälfte des Querschnitts des Schenkels verringert. Das Ende dieses Kompaktblechs ist dabei unverformt gezeigt und erfordert zur Herstellung eines Magnetkernteils bzw. eines Magnetkerns ein zweites, gleiches L-förmiges Teil.
- Es ist auch möglich und vorteilhaft, dieses Schenkelende durch Zusammenpressen so zu verformen, daß sich alle zugehörigen Bänder berühren, so daß das zur Ergänzung eines geschlossenen Magnetkreises notwendige zweite L-förmige Teil einfach aufgelegt werden kann, was den Schicht- bzw. Schachtelprozeß erleichtert.
- Ferner ist es möglich, die Faltungen so durchzuführen, daß der alternierende Wechsel von langen zu kurzen Faltlängen sowie von kurzen zu langen Faltlängen nicht wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt erfolgt, wo der Wechsel von Faltung zu Faltung erfolgt; vielmehr können auch mehrere Faltungen einer Faltungslänge aufeinanderfolgen, bevor dann auf eine andere Faltungslänge übergegangen wird. Dabei sollte die Anzahl gleicher Faltungslängen, vorteilhaft z. B. 4 bis 12 betragen, so daß Konfigurationen entstehen, die der Verwendung von konventionellen Transformatorenblechen entsprechen. Solche Anordnungen sind zwar aus der Sicht optimaler Magnetfeldverläufe nicht mehr die günstigsten, haben aber den Vorteil, daß subtile Arbeitsgänge vermieden werden.
- Bei Verwendung von L-förmigen Magnetkernteilen bzw. Kompaktblechen nach Fig. 10 entsteht nach Zusammenfügen der Teile ein quadratischer Magnetkern mit einem Kernfenster entsprechender Gestalt, während bei Verwendung des I-förmigen Magnetkernteils bzw. L-förmigen Kompaktblechs nach Fig. 9 ein rechteckiger Magnetkern entsteht, wobei sich der Unterschied der Seiten des Magnetkerns auf eine Bandbreite beläuft.
- Eine weitere Ausführungsvariante auf der Basis gefalteter dünner Bänder aus amorphem Material mit unterschiedlicher Faltlänge zeigt Fig. 11. Hier ist in perspektivischer Darstellung ein als I-förmig bezeichnetes Kompaktblech gezeigt, das aus zwei Teilstapeln 18 und 19 besteht, die eine bauliche Einheit bilden. Unter I-förmigen Blechen versteht man dabei solche, die die Form eines langgestreckten Rechtecks in der Draufsicht aufweisen.
- Das Kompaktblech besteht aus dünnen magnetischen Bändern aus amorphem Magnetmaterial. Das Magnetmaterial besteht wiederum aus einer Legierung FE 80B14516 und hat duktile Eigenschaften. Es weist eine Bandbreite von 20 mm und eine Bandstärke von ca. 0,025 mm auf. In einer Falteinrichtung, wie sie z. B. in Fig. 6 gezeigt ist, werden die amorphen Bänder lagenweise so gestapelt, daß die Enden des Kompaktblechs jeweils verbunden sind. Ferner ist das aus zwei Teilstapeln 18 und 19 gebildete Kompaktblech durch eine Längendifferenz der Teilstapel gekennzeichnet, die an jedem Bandstapelende eine Bandbreite beträgt. Somit entsteht an den Enden des Kompaktblechs eine Reduzierung seiner Stärke.
- Die Fig. 12a - 12d zeigen in schematischen Darstellungen verschiedenartig gestaltete I-förmige Kompaktbleche. Unterschiedlich sind die an dem Ende bzw. den Enden der Kompaktbleche entstandenen reduzierten Stärken und/oder der Bereich der reduzierten Stärke in Längsrichtung.
- In Fig. 12a wird ein erfindungsgemäß hergestelltes Kompaktblech gezeigt, das an dem einen Ende des Teils eine um die Hälfte reduzierte Stärke aufweist, wobei der Bereich reduzierter Stärke in Längsrichtung des Teils einer Bandbreite entspricht. Natürlich liegt es auch im Umfang der Erfindung, den Bereich reduzierter Stärke in Längsrichtung des Teils um mehr als eine Bandbreite auszubilden. Dies wäre in dem Fall günstig, wenn ein ebenfalls erfindungsgemäß hergestelltes Kompaktblech anderer Bandbreite beim Legen eines Kerns Anwendung finden soll.
- Fig. 12b zeigt ein Kompaktblech nach Fig. 12a, das an dem anderen Ende des Teils eine um die Hälfte reduzierte Stärke aufweist, wobei der Bereich reduzierter Stärke in Längsrichtung des Blechs eine halbe Bandbreite beträgt. Der Einsatz solcher Kompaktbleche ist in Dreischenkelkernen vorteilhaft.
- Fig. 12c stellt ein Kompaktblech dar, das an dem einen Ende eine um zwei Drittel reduzierte Stärke aufweist, wobei der um eine Bandbreite in Längsrichtung des Teils herausragende Teil mittig angeordnet ist.
- Fig. 12d zeigt dagegen ein Kompaktblech, bei dem die in Fig. 12c dargestellte, oben beschriebene Anordnung an beiden Enden des Kompaktblechs realisiert wurde. Diese nach den Fig. 12c und 12d realisierten Kompaktbleche können in Kombination mit dem in Fig. 12a beschriebenen Kompaktblech zu L- und U-förmigen sowie zu geschlossenen Kernen gelegt werden. Ferner besteht die Möglichkeit, die vorstehend beschriebenen Kompaktbleche in der Länge zu variieren, so daß Variationen in der rechteckigen Form des Kernfen sters möglich sind.
- Im Sinne der vorstehenden Ausführungen versteht man unter einem Magnetkernteil ein hergestelltes lamelliertes Teil aus Magnetmaterial, das sich durch seine größere Stapelhöhe von Kompaktblechen unterscheidet, wobei aus wenigen Magnetkernteilen der komplette Magnetkern entsteht. Dagegen wird unter einem Kompaktblech ein lamelliertes Teil aus Magnetmaterial verstanden, das durch eine Stapelhöhe von etwa 0,3 bis 1,5 mm gekennzeichnet ist und das zu Magnetkernen führt, wie sie bei Verwendung von konventionellen Magnetblechen und mit einer Anordnung von zwei bis drei Blechen pro Falz entstehen.
- Die vorstehend beschriebenen Lösungen eignen sich auch gut in Weiterbildung der Erfindungen zur Herstellung von Mischkernen. Dabei versteht man unter Mischkernen lamellierte Magnetkerne, bei denen Magnetbleche bzw. Magnetbänder mit unterschiedlichen magnetischen oder sonstigen Eigenschaften Anwendung finden. Die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erfolgt unter Bezugnahme auf die Fig. 13 bis 15.
- In der Fig. 13 ist eine Anordnung gezeigt, die der Herstellung eines gefalteten Bandstapels aus amorphen Bändern dient und die weitestgehend den Anordnungen der Fig. 1 und 6 entspricht. Sie weist ebenfalls Vorratsrollen 1, 2, 3, 4 auf, die dünne Magnetbänder, z. B. von 0,03 mm Stärke, aufnehmen. Diese Bänder werden den Vorratsrollen 1, 2, 3, 4 entnommen und über Führungsrollen 5, 6, 7, 8 in eine parallele Lage zueinander gebracht. Dabei können bestimmte Führungsrollen wiederum zugleich dazu benutzt werden, die Bänder kontinuierlich oder punkt- bzw. strichweise mit Klebstoff zu versehen, z. B. dann, wenn die Bänder zu Kompaktblechen bzw. Magnetkernteilen nach Fig. 15 verarbeitet werden. Vermittels von Transportrollen 9 und 10 werden die Bänder von den vier Vorratsrollen 1-4 zusammengefaßt und in eine Faltvorrichtung 11 eingeführt. Diese Faltvorrichtung faltet die zusammengefaßte Bandkombination gleichzeitig und mit definierter Länge zu einem Bandstapel 20. Es ist auch möglich, die Faltlänge wie nach Fig. 6 alternierend zu verändern bzw. nach einer bestimmten Zahl von Faltungen die Faltlänge zu verändern, was sodann zu einem Bandstapel nach Fig. 15 führt.
- Gemäß der Weiterbildung der Erfindung wird hier aber die Bestückung der Vorratsrollen 1-4 so vorgenommen, daß es zu einer Mischung von Eigenschaften des Bandstapels bzw. der daraus geformten Teile kommt. Werden die Rollen 1 und 2 mit Magnetmaterial gleicher Eigenschaften bestückt - in Fig. 13 mit µ₁ bezeichnet - während die Rollen 3 und 4 ein Magnetmaterial anderer Eigenschaft aufweisen - µ₂ -, und arbeiten die Führungsrollen 5, 6 und 8 auch gleichzeitig im Sinne der Aufbringung einer Klebschicht, während die Führungsrolle 7 ein haftminderndes Mittel aufbringt, so entsteht ein Bandstapel, der wie in Fig. 12 gezeigt verarbeitet werden kann. Durch Herausziehen eines der Hälfte des gesamten Bandstapels entsprechenden Teilbandstapels (vgl. Fig. 14) entsteht ein L-förmiges Magnetkernteil bzw. ein L-förmiges Kompaktblech, dessen einer Schenkel 22 aus Magnetmaterial der Eigenschaft µ₁ und dessen anderer Schenkel 21 aus Magnetmaterial der Eigenschaft µ₂ besteht. Dieser Mischkern weist also in Flußrichtung betrachtet Zonen unterschiedlicher Eigenschaft auf und führt bei Materialien mit unterschiedlichem Sättigungs- bzw. Permeabilitätsverhalten zu Scherungseffekten.
- Werden hingegen die Vorratsrollen 1 und 2 sowie 3 und 4 jeweils mit Magnetmaterial unterschiedlicher Eigenschaft bestückt oder weist sogar jede Vorratsrolle ein Magnetmaterial unterschiedlicher Eigenschaft auf und bringen alle Führungsrollen 5, 6, 7 und 8 Klebstoff auf, so entsteht ein Kompaktblech nach Fig. 15 mit einer resultierenden Permeabilität, wenn sich die Einzelbänder diesbezüglich unterscheiden. Natürlich ist die Zahl der verwendeten Vorratsrollen und die Zahl von zu Gruppen zusammengefaßten Vorratsrollen beliebig veränderbar, womit die Kombinationsmöglichkeiten zur Zusammensetzung von Mischkernen steigen. Zum Beispiel können die Bänder aus 3 Vorratsrollen zu einer Gruppe zusammengefaßt werden, wobei die bei den äußeren Bänder günstige duktile Eigenschaften aufweisen, während sich das von diesen Bändern eingeschl ossene Band in anderer Beziehung auszeichnet. Bei geeigneter Verbindung der Bleche einer Gruppe oder eines Kompaktblechs ist auch die Kombination von Blechen mit günstigen magnetostriktiven Eigenschaften und solchen mit einem günstigen Verlauf der Magnetisierungskurve möglich. Ferner ist auch der Einsatz von teilweise kristallinen bzw. sogar vollständig kristallinen Bändern in Kombination mit amorphen Bändern möglich. Der Vorteil liegt hierbei in der erhöhten Sättigungsinduktion des Mischkerns im Vergleich zu amorphen Kernen bei verringerten spezifischen Ummagnetisierungsverlusten gegenüber reinen kristallinen Kernen. Für die Mischung von Magnetmaterialien kommen also solche unterschiedlicher Legierung als auch solche unterschiedlichster Eigenschaften bezüglich Permeabilitätsverhalten, Sättigungs verhalten, Magnetostriktion oder unterschiedlicher Duktilität in Betracht. Es gehört mit zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die verschiedenen Komponenten in verschiedener Weise miteinander zu kombinieren.
- Des weiteren hat es sich gezeigt, daß es nicht schädlich ist, wenn im Laufe des Faltvorgangs oder bei den nachfolgenden Behandlungen der Magnetkerne, der Magnetkernteile oder Kompaktbleche die Bänder in den Bereichen der Faltung ganz, teilweise oder hin und wieder brechen. Vielmehr tritt dann der Vorteil ein, daß der unvermeidliche Auftrag im Bereich dieser Zonen minimal wird.
Claims (16)
1. Verfahren zur Herstellung von lamellierten Magnetkernen, Magnetkernteilen und Kompaktblechen für elektrische Induktionsapparate aus dünnsten Bändern, z. B. aus amorphem Magnetmaterial, bei dem zunächst durch gleichzeitiges und gemeinsames mäander- bzw. zickzackförmiges Falten von übereinander angeordneten Bändern I-förmige Bandstapel (12) hergestellt werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zu einem Band oder zu mehreren Bändern gehöriger Teilbandstapel (13) des I-förmigen Bandstapels (12) herausgezogen wird und anschließend der herausgezogene Teilbandstapel (13) gegenüber der Längsachse des verbliebenen Bandstapels (14) geschwenkt wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zu einem Band oder zu mehreren Bändern gehöriger Teilbandstapel (13) des I-förmigen Bandstapels (12) herausgezogen wird und anschließend der herausgezogene Teilbandstapel (13) gegenüber der Längsachse des verbliebenen Bandstapels (14) geschwenkt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung L-förmiger Magnetkernteile eine geradzahlige Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig mäanderförmig gefaltet wird und die einem oder mehreren Bändern zugehörige Hälfte des I-förmigen Bandstapels (12) als Teilbandstapel (13) teilweise herausgezogen und mit seiner Längsachse zur Längsachse des verbliebenen Bandstapels (14) um 90 Grad geschwenkt wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung L-förmiger Magnetkernteile eine geradzahlige Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig mäanderförmig gefaltet wird und die einem oder mehreren Bändern zugehörige Hälfte des I-förmigen Bandstapels (12) als Teilbandstapel (13) teilweise herausgezogen und mit seiner Längsachse zur Längsachse des verbliebenen Bandstapels (14) um 90 Grad geschwenkt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung U-förmiger Magnetkerne bzw. Magnetkernteile eine durch drei teilbare Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig gefaltet wird, daran anschließend ein zwei Drittel dieser Bänder entsprechender Teilbandstapel aus dem I-förmigen Bandstapel herausgezogen und mit seiner Längsachse zur Längsachse des verbliebenen Bandstapels um 90 Grad geschwenkt wird und daran anschließend die einem oder mehreren Bändern zugehörige Hälfte des geschwenkten Teilbandstapels wiederum teilweise herausgezogen und um 90 Grad geschwenkt wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung U-förmiger Magnetkerne bzw. Magnetkernteile eine durch drei teilbare Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig gefaltet wird, daran anschließend ein zwei Drittel dieser Bänder entsprechender Teilbandstapel aus dem I-förmigen Bandstapel herausgezogen und mit seiner Längsachse zur Längsachse des verbliebenen Bandstapels um 90 Grad geschwenkt wird und daran anschließend die einem oder mehreren Bändern zugehörige Hälfte des geschwenkten Teilbandstapels wiederum teilweise herausgezogen und um 90 Grad geschwenkt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine durch vier teilbare Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig mäanderförmig gefaltet wird und drei Viertel dieser Bänder entsprechende Teilbandstapel aus dem I-förmigen Bandstapel in einer oder in beiden Richtungen sowie in der Längsrichtung des I-förmigen Bandstapels herausgezogen und durch ein und/oder zweimaliges oder dreimaliges Schwenken zu einem geschlossenen quadratischen lamellierten Kern zusammengesetzt werden.
dadurch gekennzeichnet,
daß eine durch vier teilbare Anzahl von Bändern gemeinsam und gleichzeitig mäanderförmig gefaltet wird und drei Viertel dieser Bänder entsprechende Teilbandstapel aus dem I-förmigen Bandstapel in einer oder in beiden Richtungen sowie in der Längsrichtung des I-förmigen Bandstapels herausgezogen und durch ein und/oder zweimaliges oder dreimaliges Schwenken zu einem geschlossenen quadratischen lamellierten Kern zusammengesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der geschwenkte Teilbandstapel und/oder der verblie bene Bandstapel in einer oder in beiden Längsrichtungen derart verschoben wird, daß sich die beiden Bandstapel teilweise oder ganz in Formschluß befinden.
dadurch gekennzeichnet,
daß der geschwenkte Teilbandstapel und/oder der verblie bene Bandstapel in einer oder in beiden Längsrichtungen derart verschoben wird, daß sich die beiden Bandstapel teilweise oder ganz in Formschluß befinden.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Faltung aller parallel eingeführten Bänder alternierend mit unterschiedlichen Faltlängen (L1, L2, L3, L4) ausgeführt wird und die Differenz der Faltlängen L1-L2 bzw. L3-L4 gleich oder annähernd gleich der Breite (B) oder der doppelten Breite (B) der übereinander angeordneten Bänder gewählt wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Faltung aller parallel eingeführten Bänder alternierend mit unterschiedlichen Faltlängen (L1, L2, L3, L4) ausgeführt wird und die Differenz der Faltlängen L1-L2 bzw. L3-L4 gleich oder annähernd gleich der Breite (B) oder der doppelten Breite (B) der übereinander angeordneten Bänder gewählt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Faltung so durchgeführt wird, daß entweder einseitig oder beidseitig des I-förmigen Bandstapels die Bänder mit der großen Faltlänge aus dem Stapel um eine Bandbreite herausragen.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Faltung so durchgeführt wird, daß entweder einseitig oder beidseitig des I-förmigen Bandstapels die Bänder mit der großen Faltlänge aus dem Stapel um eine Bandbreite herausragen.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der alternierende Übergang von einer langen Faltlänge auf eine kurze Faltlänge bzw. von einer kurzen Faltlänge auf eine lange Faltlänge nach einer Anzahl gleicher Faltlängen durchgeführt wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß der alternierende Übergang von einer langen Faltlänge auf eine kurze Faltlänge bzw. von einer kurzen Faltlänge auf eine lange Faltlänge nach einer Anzahl gleicher Faltlängen durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung von Mischkernen so verfahren wird, daß jedes Band oder die Bänder einer oder mehrerer Gruppen von Bändern, die insbesondere von Vorratsrollen abgenommen werden, aus amorphem Magnetmaterial mit mindestens einer unterschiedlichen Eigenschaft, z. B. bezüglich Permeabilität, Sättigung, Induktion, Magnetostriktion oder Duktilität, bzw. unterschiedlicher Legierung bestehen.
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung von Mischkernen so verfahren wird, daß jedes Band oder die Bänder einer oder mehrerer Gruppen von Bändern, die insbesondere von Vorratsrollen abgenommen werden, aus amorphem Magnetmaterial mit mindestens einer unterschiedlichen Eigenschaft, z. B. bezüglich Permeabilität, Sättigung, Induktion, Magnetostriktion oder Duktilität, bzw. unterschiedlicher Legierung bestehen.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung von Kompaktblechen, Magnetkernteilen bzw. Magnetkernen von Vorratsrollen benachbarte Bänder mit unterschiedlichen Eigenschaften zusammengeführt werden.
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung von Kompaktblechen, Magnetkernteilen bzw. Magnetkernen von Vorratsrollen benachbarte Bänder mit unterschiedlichen Eigenschaften zusammengeführt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung von Magnetkernteilen oder Magnetkernen mit einer Reihenschaltung unterschiedlicher Kernzonen von zu Gruppen zusammengefaßten Vorratsrollen benachbarte Bänder abgenommen werden, die gleiche Eigenschaften aufweisen.
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung von Magnetkernteilen oder Magnetkernen mit einer Reihenschaltung unterschiedlicher Kernzonen von zu Gruppen zusammengefaßten Vorratsrollen benachbarte Bänder abgenommen werden, die gleiche Eigenschaften aufweisen.
12. Verfahren zur Herstellung von lamellierten Magnetkernteilen bzw. lamellierten Kompaktblechen I-förmiger Gestalt, die aus dünnen Bändern bestehen und durch Faltung eines oder mehrerer Bänder erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß mittels einer Faltvorrichtung zunächst das Band bzw. die Bänder gemeinsam in mehrere Lagen gleicher Faltlänge zu einem ersten Teilstapel und danach mehrere Lagen mit einer anderen Faltlänge zu einem zweiten Teilstapel gefaltet werden und die Differenz beider Faltlängen gleich oder annähernd gleich der halben Breite des Bandes bzw. der Bänder oder eines ganzzahligen Vielfachen n ist, wobei n im Bereich von n=2 bis n=4 gewählt wird.
daß mittels einer Faltvorrichtung zunächst das Band bzw. die Bänder gemeinsam in mehrere Lagen gleicher Faltlänge zu einem ersten Teilstapel und danach mehrere Lagen mit einer anderen Faltlänge zu einem zweiten Teilstapel gefaltet werden und die Differenz beider Faltlängen gleich oder annähernd gleich der halben Breite des Bandes bzw. der Bänder oder eines ganzzahligen Vielfachen n ist, wobei n im Bereich von n=2 bis n=4 gewählt wird.
13. Lamellierte Magnetkerne, Magnetkernteile und Kompaktbleche, erhältlich nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 12.
14. Lamellierte Magnetkerne, Magnetkernteile und lamellierte Kompaktbleche I-förmiger Gestalt, die aus dünnen Bändern, z. B. aus amorphem Magnetmaterial, bestehen, die an den Enden des Magnetkernteils bzw. Kompaktblechs jeweils miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Magnetkernteil bzw. Kompaktblech an einem oder an beiden Enden eine reduzierte Stärke aufweist.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Magnetkernteil bzw. Kompaktblech an einem oder an beiden Enden eine reduzierte Stärke aufweist.
15. Lamellierte Magnetkerne, Magnetkernteile bzw. lamellierte Kompaktbleche nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß ihre Stärke an einem oder beiden Enden auf die halbe oder annähernd die halbe Gesamtstärke reduziert ist und daß der Bereich reduzierter Stärke in Längsrichtung des Teils oder Bleches der Bandbreite oder annähernd der Bandbreite entspricht.
dadurch gekennzeichnet,
daß ihre Stärke an einem oder beiden Enden auf die halbe oder annähernd die halbe Gesamtstärke reduziert ist und daß der Bereich reduzierter Stärke in Längsrichtung des Teils oder Bleches der Bandbreite oder annähernd der Bandbreite entspricht.
16. Lamellierte Magnetkerne, Magnetkernteile bzw. lamellierte Kompaktbleche nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bereich reduzierter Stärke an beiden Enden in Längsrichtung des Teils oder Bleches genau oder annähernd der doppelten Bandbreite entspricht.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Bereich reduzierter Stärke an beiden Enden in Längsrichtung des Teils oder Bleches genau oder annähernd der doppelten Bandbreite entspricht.
Applications Claiming Priority (8)
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DD32155388A DD276755A1 (de) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | Verfahren zur herstellung eines lamellierten magnetkernes bzw. von magnetkernteilen |
DD321553 | 1988-11-08 | ||
DD32726689A DD281286A5 (de) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | Verfahren zur herstellung eines lamellierten magnetkernes oder von lamellierten magnetkernteilen bzw. von lamellierten kompaktblechen von l-, u- oder quadratischer form |
DD32726589A DD281285A5 (de) | 1989-04-05 | 1989-04-05 | Lamelliertes magnetkernteil bzw. lamelliertes kompaktblech i-foermiger gestalt sowie verfahren zur herstellung solcher magnetkernteile bzw. kompaktbleche |
DD327266 | 1989-04-05 | ||
DD327265 | 1989-04-05 | ||
DD32957489A DD284994A5 (de) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | Verfahren zur herstellung von mischkernen |
DD329574 | 1989-06-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Cited By (3)
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-
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- 1989-09-11 EP EP89116767A patent/EP0367942A1/de not_active Withdrawn
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Title |
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